蔬菜种植区设施土壤重金属特征分析

蔬菜种植区设施土壤重金属特征分析

朱玉尧

  中陕高标准农田建设集团有限公司  陕西省咸阳市 712100

摘要：设施种植即在设施内以植物健康生长为中心的种植方式，蔬菜种植区设施土壤会累积重金属，研究重金属在土壤中的分布特征至关重要。本文将分析造成蔬菜种植区设施土壤重金属积累原因，探究蔬菜种植区设施土壤重金属分布特征，希望为土壤污染治理提供参考。

关键词：蔬菜种植；设施土壤；重金属特征

引言：近年来，我国设施农业发展迅速，随着人们生活水平的提升，设施农业的安全性受到社会重视，重金属污染土壤是影响设施蔬菜安全性的主要因素。Cd、Cr、Hg、Cu等重金属在设施土壤中累积明显，危及人类的身体健康，明确重金属元素的分布特征，是有效治理污染的基础。

一、蔬菜种植区设施土壤重金属特征影响因素

（一）栽培年限

栽培年限与土壤重金属分布特征关系紧密，随栽培年限的不断增加，设施土壤中重金属含量呈上升趋势，重金属在土壤中的累积速度远超露天栽培。据调查显示，设施土壤中Cu、Zn、Cd含量升高，且在土壤变为设施土壤后1至5年内上升速度最快，其中Cu、Zn两种重金属元素含量在6至10年间略有下降，Cu含量在15年以后继续升高，Zn含量第11至15年内急速上升，设施土壤中Cd的含量变化与Cu含量变化趋势一致。

（二）有机肥施用

有机肥施用是造成土壤内重金属元素超标的主要原因，会影响设施土壤重金属分布特征，也是研究时需重点考虑的影响因素。以Cu元素为例，猪粪、商品有机肥、土壤调理剂中Cu含量超标，因此可确认这几种有机肥是造成设施土壤中Cu累积含量超标的原因。设施内种植蔬菜不同，种植过程中使用多种有机肥料，设施土壤中重金属分布特征受有机肥使用种类影响，在分析重金属分布特征过程中，应考虑该因素的影响，明确各类有机肥中的重金属元素含量[1]。

（三）pH及CEC

第一，土壤pH值会影响重金属元素的活性，当设施土壤pH小于7.5时，Cu的活性随pH升高而升高，当土壤pH超过7.5时，Cu的活性随pH上升呈现下降趋势，Cd活性仅在pH小于6.26时与土壤酸碱性呈线性关系，且随pH升高而下降。第二，CEC为阳离子交换量，Cu、Zn、Cd活度与土壤阳离子交换量可构建分段线性相关模型，CEC值大土壤肥力更强。

二、蔬菜种植区设施土壤重金属特征

（一）耕层土壤重金属特征

1.含量分布特征

在分析蔬菜种植区设施土壤重金属含量分布特征时，可将设施土壤与露天种植土壤的重金属含量进行比较，相比之下蔬菜种植区设施土壤中，Cu、Zn、Cd累积现象严重。以天津市武清区为例，该地区研究设施土壤重金属含量分布特征过程中，检测到设施土壤中重金属元素含量高于露天栽培土壤，虽未达到天津市温室蔬菜产地环境质量标准，但已超过其他蔬菜种植土壤，可见受人工干预的种植土壤存在较高的重金属污染风险。设施土壤中各层重金属含量存在差异，设施蔬菜种植累积的重金属元素集中分布在土壤上层，重金属含量与深度负相关，Cu含量下降幅度最大，Cr、Ni等重金属元素在中层土壤中含量高，但在各层土壤中含量变化幅度较小。种植年限也会影响设施土壤重金属含量分布特征，Cr、Ni、As等重金属元素含量变化幅度小，当种植年限为12年时，设施土壤中此类重金属元素含量达到峰值，设施土壤中Cu、Zn、Cd含量在种植年限为10年时最高，且在种植过程中大量积累。

2.形态分布特征

耕层设施土壤中，Cr、Ni等重金属元素的存在形态主要为残渣，少部分以结合态存在，存在形态较为稳定，仅有极少量以可交换态存在于设施土壤中。Cu、Zn两种重金属元素在设施土壤中大多以残渣等稳定形态存在，稳定形态的重金属元素含量超过90%，当蔬菜种植区种植年限达到4年与10年时，设施土壤中重金属的存在形态发生变化，以有机结合态存在的Cu占比分别为50.24%、44.59%，这两个阶段蔬菜种植区内施肥量增加，肥料中含有Cu、Zn元素导致重金属元素存在形态转变为铁锰氧化物结合态与有机结合态。设施土壤中Cd存在形态较为特殊，处于可交换态的重金属元素占比较高，且在种植年限为4年时占比最高，可达31.25%，在设施土壤中活性较高[2]。

（二）不同耕作年限与深度设施菜地土壤重金属分布

耕作年限与深度对设施土壤中重金属分布影响较大，也是研究重金属特征的主要内容，深入分析耕作年限、深度与重金属分布特征的关系有助于明确重金属的累积情况，以便制定合理的设施土壤环境保护措施。某地监测设施土壤重金属含量发现，Cu、Zn、Cd含量在第4年与第10年上升，10年以后均呈现负增长趋势，而As含量变化与种植年限间并无直接关系。由此可见，设施土壤中大部分重金属元素分布与种植年限相关，仅As分布无规律可寻，因此其他研究人员在分析设施土壤重金属特征时，需尤其关注As分布特征，探究As含量变化无规律的原因，明确设施土壤中该重金属元素的来源。研究设施土壤重金属分布特征可将耕层土壤划分层次，探寻土壤深度与重金属分布特征之间的关系，并结合重金属元素含量随种植年限增加发生的变化，确定重金属元素在设施土壤中的迁移路线。

（三）土壤pH与重金属活性

重金属活性与土壤酸碱性之间关系紧密，当土壤pH下降时，重金属元素在设施土壤中活性提升，设施土壤存在被污染的风险，种植蔬菜质量与安全难以保证，原因为pH降低土壤周围外源金属活化。以冀东地区为例，研究人员研究发现该地区土壤出现酸化现象，已酸化的设施土壤占该地区设施土壤的26.32%，土壤酸化导致重金属元素活跃性提升，土壤污染严重。可见研究人员在研究时需重视土壤酸化对重金属分布特征的影响，持续监测pH低于标准值区域的重金属元素活性，建立风险评估机制，收集并处理采集到设施土壤信息，判断酸化区域土壤的重金属污染程度，制定科学合理的设施土壤污染治理措施，调节区域设施土壤的pH，降低重金属元素的活性，使重金属分布特征处于较为稳定的状态。

（四）地理分布特征

设施土壤部分重金属元素分布特征与地理环境相关，在研究重金属分布特征时，需考虑地理环境对分布特征的影响。设施土壤中Hg含量分布特征受经度的影响，经度越高设施土壤中Hg含量越低，由西向东Hg含量逐渐下降，As、Pb含量随纬度升高而下降，设施土壤南部此类重金属元素含量明显高于北部。设施土壤的地质构成也会影响重金属分布特征，以冀东地区为例，该地区金属矿数量多，使设施土壤中重金属元素呈带状分布，且在河北平原东部设施土壤重金属元素分布特征研究中发现，该区域土壤重金属分布带与河道形状相近，可见地理环境对重金属分布特征的影响。除此之外，设施土壤重金属分布特征与河流冲刷方向相同，As、Pb会大量积累于冲积平原土壤中，地势低区域重金属元素含量明显高于高地势地区[3]。

结束语：综上所述，蔬菜种植区设施土壤重金属元素超标阻碍农业发展，相关人员应将重金属分布特征研究作为工作重点，探索有效治理方式保证食品安全。研究人员需关注领域最新研究成果，结合设施农业发展需要，识别影响重金属分布的因素，得出更为准确的特征分析结果。

参考文献：

[1]魏丹,李艳,秦程程,等.环渤海地区设施蔬菜土壤障碍与治理措施[J].中国土壤与肥料,2021(05):303-309.

[2]李峰,高贤彪,陈秋生,等.冀东典型蔬菜种植区设施土壤重金属特征[J].食品安全质量检测学报,2021,12(04):1362-1368.

[3]刘雅明,王祖伟,王子璐,等.长期种植对设施菜地土壤中重金属分布的影响及生态风险评估[J].天津师范大学学报(自然科学版),2020,40(06):54-61+80.